KR100336640B1 - 나선체를갖는합성수지제렌즈경통의성형금형과렌즈경통을제조하기위한방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 숫 나선체를 갖는 내부 경통을 제조하기 적합한 숫 나선체 몰딩 금형과 내부 경통의 숫 나선체와 나합(螺合)할 수 있는 암 나선체를 갖는 외부 경통을 제조하기 적합한 암 나선체 몰딩 금형을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 나사 산의 연장 방향과 수직인 단면에서 숫 나선체의 사다리꼴 나사 산의 사잇각을 암 나선체의 사다리꼴 나사 골의 사잇각과 동일하게 설정하는 단계 및 설정각과 동일한 각도를 갖는 절삭 공구를 구비하는 첫 단계를 포함한다. 두 번째 단계로, 숫 나선체 몰딩 금형을 절삭 공구를 사용하여 가공하여 나선체 부분을 형성한다. 다음에, 절삭 공구를 이용한 기계적 절삭 공정에 의하여 숫 나선체 몰딩 금형의 나선체 부분의 형상과 동일한 형상의 나선체 부분을 갖는 방전 가공 전극을 준비한다. 그 후, 암 나선체 몰딩 금형의 나선체 부분이 방전 가공 전극을 이용한 방전 가공에 의하여 형성된다.

Description

나선체를 갖는 합성수지제 렌즈 경통의 성형 금형과 렌즈 경통을 제조하기 위한 방법{Method for producing molding die for synthetic resin lens barrel having a helicoid and for producing the lens barrel}
본 발명은 나선체(helicoid : 나사 산)을 갖는 합성수지제 렌즈 경통(lens barrel)과 이를 위한 몰딩 금형 조립체(molding die assembly) 제조 방법에 관한 것이다.
렌즈 경통의 나선체는 인접하는 사다리꼴 나사 산과 나사 골들(trapezoidal threads and grooves)이 렌즈 경통의 원주방향을 따라 교대로 형성되어 있다. 미터 나사(metric thread)의 경우에는 렌즈 경통의 축을 포함하는 단면에서의 사다리꼴 산과 골들의 각도는 동일하다. 전개된 도면에서, 나선체의 나사 산 또는 골들이 외적 또는 내적으로 설치된 것과 상관없이 이들은 동일한 각도에 의하여 한정된다. 그러나, 실제로는 나사 산의 연장방향과 직교하는 한 단면에서 사다리꼴의 나사 골의 각도는 사다리꼴 나사 산의 각도보다 크다. 리이드 각(lead angle)이 증가, 예를 들어 리이드 각이 30도를 초과하면, 사다리꼴 나사 골과 나사 산 사이의 각도(각 차이) 역시 증가한다. 그 이유는 전개도에서의 동일한 각도에 의하여 한정되는 나사 산과 나사 골에 의하여 형성된 나선체가 실린더형 렌즈 경통 상에 감겨져 있기 때문이다. 나사 산과 나사 골이 동일한 각도에 의하여 한정되는 한, 각도의 차이가 필연적으로 발생된다.
작은 리이드 각을 갖는 종래의 나선체에서는, 사다리꼴 나사 산과 나사 골의 각도 차에 기인한 교합 이상(engagement error; 나합 이상)은 무시된다. 그러나, 이 나합 이상으로 인하여 나선체는 면접촉을 하지 않고 선접촉을 하기 때문에 리이드 각이 커지면 교합 이상은 무시할 수 없다.
이론상으로는, 사다리꼴 나사 골 또는 사다리꼴 나사 산의 형상이 결정될때, 나사 산의 연장 방향과 수직인 단면에서의 사다리꼴 나사 산 또는 사다리꼴 나사 골의 형상은 자동적으로 결정될 수 있다. 그러나, 사다리꼴 나사 산과 나사 골의 형상을 정밀하게 분석하는 것은 어렵다. 이 어려움은 리이드 각이 커짐에 따라 증가한다. 결과적으로 나선체를 가지는 부재를 형성하기 위하여 이용되는 몰딩 금형을 제조하는 것은 매우 어렵다.
본 발명의 목적은 사다리꼴 나사 사과 나사 골의 형상에 대한 엄격한 해석이 분석이 필요하지 않은 렌즈 경통, 특히 큰 리이드 각을 가진 나선체를 갖는 렌즈 경통용 몰딩 금형 조립체를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 제조된 몰딩 금형 조립체에 의하여 얻어지는 렌즈 경통을 제공하는데 있다.
본 발명의 기본 개념은 암, 수 몰딩 금형의 상대 암(내부), 수(외부) 나선 부분이 동일한 절삭 공구에 의하여 가동된다면, 암, 수 몰딩 금형을 사용하여 얻어진 암(내부), 수(외부) 나선체도 동일 절삭 공구에 의하여 형성된다는 것으로 간주되어 나선체 형상의 복잡한 수학적 분석 없이 암, 수 나선체의 원활한 또는 특정 교합(engagement)이 실현될 수 있다는 사실에 있다. 그러나, 동일한 절삭 공구를 사용하여 암, 수 몰딩 금형의 암, 수 나선체를 형성한다는 것은 실질적으로는 불가능하다. 이와 관련하여, 본 발명에 의하면, 암, 수 몰딩 금형의 암, 수 나선체의 부분들 중 어느 한 부분 및 다른 몰딩 금형의 나선체 부분을 제조하기 적합한 전기 방전 가공 전극(electric spark machining electrode)은 동일 공구에 의하여 가공된다.
본 발명의 관점에 따라, 숫 나선체를 갖는 내부 경통을 제조하기 적합한 숫 나선체 몰딩 금형 제조 방법 및 내부 경통의 숫 나선체와 나합할 수 있는 암 나선체를 갖는 외부 경통을 제조하기 적합한 암 나선체 몰딩 금형 제조 방법에 제공된다. 본 방법은 나사 산의 연장방향과 직교하는 단면에서 암 나선체의 사다리꼴 나사 골의 각도와 동일하게 숫 나선체의 사다리꼴 나사 산의 각도를 설정하고, 설정된 각도와 동일한 각도를 갖는 절삭 공구를 준비하는 첫 단계를 포함한다. 두 번째 단계로, 절삭 공구를 이용하여 숫 나선체 몰딩 금형을 가공하여 숫 나선체 몰딩 금형이 숫 나선체 몰딩 금형이 나선체 부분을 형성한다. 다음에, 숫 나선체 몰딩 금형의 나선체 부분의 형상과 동일한 형상이 나선체 부분을 갖는 방전 가공 전극이 절삭 공구를 사용한 기계적인 절삭 공정에 의해 준비된다. 그 뒤, 암 나선체 몰딩 금형의 나선체 부분이 방전 가공 전극을 이용한 방전 가공에 의하여 형성된다.
대안적으로, 숫 나선체의 사다리꼴 나사 산의 각도를 암 나선체의 사다리꼴 나사 골의 각도와 동일하게 설정하는 것도 가능하다.
이 대안에서, 숫 나선체를 갖는 내부 경통을 제조하기 적합한 숫 나선체 몰딩 금형 제조 방법과 내부 경통의 숫 나선체와 나합할 수 있는 암 나선체를 갖는 외부 경통을 제조하기 적합한 암 나선체 몰딩 금형 제조 방법이 제공된다. 본 방법은 나사 산의 연장방향과 직교하는 단면에서 암 나선체의 사다리꼴 나사 산의 각도와 동일하게 숫 나선체의 사다리꼴 나사 골의 각도를 설정하고, 이 설정된 각도와 동일한 각도를 갖는 절삭 공구를 준비하는 첫 단계를 포함한다. 두 번째 단계로,절삭 공구를 사용하여 암 나선체 몰딩 금형을 가공하여 암 나선체 몰딩 금형이 나선체 부분을 형성한다. 다음에, 암 나선체 몰딩 금형이 나선체 부분의 형상과 동일한 형상의 나선체 부분을 갖는 방전 가공 전극이 절삭 공구를 이용한 기계적 절삭 공정에 의하여 준비된다. 그 후, 숫 나선체 몰딩 금형의 나선체 부분은 방전 가공 전극을 이용한 방전 가공에 의하여 형성된다.
본 발명의 제조 방법으로, 나사 산과 나사 골의 각도를 세부적으로 분석할 필요가 없이 숫 나선체의 사다리꼴 나사 골(사다리꼴 나사 산)의 각도가 암 나선체의 사다리꼴 나사 산(사다리꼴 나사 산)의 각도와 동일한 한 쌍의 내부 및 외부 경통을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 숫 나선체를 갖는 합성수지제 내부 경통 및 숫 나선체와 교합할 수 있는 암 나선체를 구비한 합성수지제 외부 경통을 갖는 합성수지 렌즈 경통을 제공한다. 숫 나선체의 사다리꼴 나사 골의 각도와 암 나선체의 사다리꼴 나사 산의 각도는 나사 산의 연장 방향과 직교하는 단면에서 동일하다.
대안적인 예에서, 숫 나선체의 사다리꼴 나사 산의 각도와 암 나선체의 사다리꼴 나사 골의 각도는 나사 산의 연장 방향과 직교하는 단면에서 동일하다.
제 1 도는 본 발명에 따른, 한 예로서의 나선체(나사 산)를 갖는 합성수지제 렌즈 경통의 사시도.
제 2 도는 숫 나선체(외부 나사 산)을 갖는 내부 렌즈 경통의 확대 사시도.
제 3 도는 제 2 도에 도시된 렌즈 경통의 평면도.
제 4 도는 예로서의 제 3 도에 도시된 절단면 13에서의 숫 나선체의 단면도.
제 5A 도 및 제 5B 도는 본 발명에 따른 몰딩 금형과 방전 가공 전극의 개략도.
제 6 도는 제 5B 도에 도시된 방전 가공 전극을 사용하여 숫 나선체 몰딩 금형 조립체의 하나의 코어를 만들기 위한 방전 가공이 개념도.
제 7 도는 제 6 도에 도시된 방전 가공을 통하여 만들어진 다수의 코어들로 이루어진 몰딩 금형 조립체의 개략적인 단면도.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
제 1 도는 합성수지로 제조된 내부 경통(10)과 외부 경통(20)의 한 예를 도시하며, 경통(10 및 20)은 본 발명에 의한 몰딩 금형 조립체(molding dieassembly)를 이용하여 제조된다.
내부 경통(10)의 외부 원주 표면상에 숫 나선체(11; male helicoid)가 형성 되어 있다. 숫 나선체(11)는 예를 들어, 30도보다 큰 리이드 각을 가지며, 도시된 실시예에서는 약 45도이다. 외부 경통(20; 정지 경통)의 내부 원주 표면상에 암 나선체(21; female helicoid)가 형성되어 있다. 암 나선체(21)는 숫 나선체(11)와 나합한다. 숫 나선체(11)와 암 나선체(21)는 사다리꼴 나사 산(11a, 21a)과 사다리꼴 나사 골(11b, 21b)을 각각 갖는다. 숫 나선체(11)의 형상은 제 2 도 내지 제 4 도를 참고하여 후술될 것이다.
내부 경통(10)이 숫 나선체(11)의 나사 산의 연장 방향에 수직인 평면(13)을 따라 잘려지면, 그 단면은 제 2 도에 도시된 바와 같이 타원(14) 형상이다. 숫 나선체(11)의 사다리꼴 나사 산(11a) 가장자리 사이의 사잇각(included angle) "B"는 타원 단면에서 숫 나선체의 사다리꼴 나사 골(11b) 가장자리 사이의 사잇각 "A"와 동일하지 않다. 즉, A＞B 이다. 결과적으로, 만일 암 나선체(21)의 사다리꼴 나사 산(21a)의 가장자리 사이의 사잇각(B')이 숫 나선체(11)의 사다리꼴 나사 산(11a)의 가장자리 사이의 사잇각(B)과 동일하게 설계된다면, 나선체(11과 21)는 면접촉 상태가 되지 않는다.
본 발명에 의하면, 숫 나선체(11)와 암 나선체(21)의 형상이 결정되면, 나사 산(11a) 및 이에 대응하는 암 나선체(21)의 나사 골의 각도가 결정되고, 이후 각도에 대응되는 절삭 공구(30)가 형성된다. 내부 경통(10)의 숫 나선체를 제조하기 위한 숫 나선체 몰딩 금형(조립체; 31) 및 외부 경통(20)을 제조하기 위한 암 나선체몰딩 금형(조립체; 36)을 제조하면, 내부 경통(10)을 위한 숫 나선체 몰딩 금형의 다수의 코어들(cores)의 나선체 부분(32)과 외부 경통(20)의 암 나선체(21)를 위한 몰딩 금형(36)의 방전 가공을 실시하기 적합한 방전 가공 전극(33)의 나선체 골 부분(34)이 제 5A 도 및 제 5B 도에 도시된 바와 같이 상술한 절삭 공구(3)를 이용하여 절삭된다.
나선체 나사 골 부분(34)이 형성되어 있는 방전 가공 전극(33)은 전기 방전 기계(40) 내에 설치되어 암 나선체 몰딩 금형(36)의 코어들(36a 및 36b)을 가공하며, 이 코어들은 외부 경통(20)을 제조하는데 적합하며, 제 6 도 및 제 7 도에 도시된 바와 같이 암 나선체(21)와 대응한다. 절삭 공구(30)는 제 5A 도와 제 5B 도에 도시된 절삭 공구에 제한되지 않으며, 엔드 밀(end mill)이 실질적으로 절삭 공구(30)로 사용될 수 있다.
위와 같이 구성된 숫 나선체 몰딩 금형(31)과 암 나선체 몰딩 금형(36)을 사용하여 내부 경통(10)과 외부 경통(20)이 제조된다면, 숫 나선체(11)의 나사 산(11a)의 각도는 나사 산(11a)과 나합된 암 나선체(21)의 사다리꼴 나사 골 가장자리 사이의 사잇각과 동일하다. 결과적으로, 나사 산과 대응 나사 골 사이의 원활한 나합이 확실하게 이루어질 수 있다. 즉, 숫 나선체 몰딩 금형(31)을 이용하여 제조된 내부 경통(10)의 숫 나선체(11)의 형상은 제 5A 도에서 쇄선의 해칭부에 의하여 표시되는 바와 같이 숫 나선체 몰딩 금형(31)의 형상과 대응한다. 방전 전극(33)의 형상이 외부 경통(20)의 암 나선체(21) 상에서 형상이 재형성된 암 나선체 몰딩 금형(36)으로 이동하기 때문에 암 나선체 몰딩 금형 조립체(36)에 의하여 제조된 외부 경통(20)의 암 나선체(21)의 형상은 방전 가공 전극(33)의 형상과 동일하다. 즉, 내부 경통(10)의 숫 나선체(11)의 나사 산과 외부 경통(20)의 암 나선체(21)의 나사 골은 동일한 절삭 공구(30)에 의하여 절삭된 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 제 5A 도와 제 5B 도에 도시된 바와 같이, 나사 산과 나사 골간의 형상면에서의 보완적인 관계로 인하여 숫 나선체(11)의 나사 산은 암 나선체(21)의 나사 골에 원활하고 확실하게 나합될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 의하면, 숫 나선체(11)와 암 나선체(21)의 형상이 결정되면, 숫 나선체(11)의 나사 골(11b) 가장자리 사이의 각(A)과 암 나선체(21)의 나사 산 가장자리 사이의 사잇각(B')이 결정된다. 제 2 실시예에서, 외부 경통의 위한 암 나선체 몰딩 금형의 나선체 부분과 내부 경통의 숫 나선체를 위한 암 나선체 몰딩 금형의 방전 가공을 실시하기 적합한 방전 가공 전극의 나선체 부분은 동일한 절삭 공구(30)를 이용하여 절삭된다. 숫 나선체 몰딩 금형의 나선체 부분은 방전 가공 전극이 사용되는 방전 가공을 필요로 한다.
상기 설명에서 이해될 수 있는 바와 같이 본 발명에 의하면, 특히 큰 리이드 각을 가지는 나선체를 구비한 렌즈 경통을 위한 몰딩 금형과 렌즈 경통은 대응 사다리꼴의 나사 산과 나사 골의 형상에 대한 세부 분석이 필요없이 쉽게 제조될 수 있다.

Claims (1)

  1. 숫 나선체를 갖는 내부 경통을 제조하기 적합한 숫 나선체 몰딩 금형 및 상기 내부 경통의 상기 숫 나선체와 나합하기 위한 암 나선체를 갖는 외부 경통의 제조하기 적합한 암 나선체 몰딩 금형을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 나사 산의 연장 방향과 직교하는 단면에서 상기 수 나선체의 사다리꼴 나사 산의 사잇각을 상기 암 나선체의 사다리꼴 나사 골의 사잇각과 동일하게 설정하고, 상기 설정된 각과 동일한 각도를 절삭 공구를 준비하는 단계;
    상기 절삭 공구를 사용하여 상기 숫 나선체 몰딩 금형을 가공하여 나선체 부분을 형성하는 단계;
    상기 절삭 공구를 사용한 기계적 절삭 공정에 의하여 상기 숫 나선체 몰딩 금형의 상기 나선체 부분의 형상과 동일한 형상의 나선체 부분을 갖는 방전 가공 전극을 준비하는 단계; 및
    상기 방전 가공 전극을 사용한 방전 가공에 의하여 상기 암 나선체 몰딩 금형의 나선체 부분을 형성하는 단계를 포함하는 나선체를 갖는 합성수지 렌즈 경통의 몰딩 금형과 렌즈 경통 제조 방법.
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